| 【発明の名称】 |
蛍光灯を用いた植物栽培装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】伊藤 利朗
【氏名】池田 彰
【氏名】森 一生
|
| 【要約】 |
【課題】軽量で搬送及び組立に便利な構造とし、照明装置の高さを減少して栽培棚数を増加できるようにし、さらに、栽培室内の作業を容易にし、植物栽培のための光エネルギーを低減するとともに空調等に要するエネルギーを低減し、かつ建設費を安価にする蛍光灯を用いた植物栽培装置を提供すること。
【解決手段】複数の枠材１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂにより照明ユニット１１を構成し、枠材相互は脱着可能に連結し、相対する縦枠材１２ａ、１２ｂに蛍光管１５のソケット２０を脱着可能に取り付け、複数本の蛍光管１５をソケット２０に取り付け、かつ適宜の枠材１３ａに蛍光管１５を点灯する安定器又はインバータ１７を取り付けるとともに、枠材により形成される照明ユニット１１に高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板２５、２６を取り付けるようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の枠材により照明ユニットを構成し、枠材相互は脱着可能に連結し、相対する縦枠材に蛍光管のソケットを脱着可能に取り付け、複数本の蛍光管を前記ソケットに取り付け、かつ適宜の枠材に前記蛍光管を点灯する安定器又はインバータを取り付けるとともに、枠材により形成される照明ユニットに高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板を取り付けたことを特徴とする蛍光灯を用いた植物栽培装置。
【請求項２】 前記照明ユニットの両側面に、高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板を取り付けたことを特徴とする請求項１記載の蛍光灯を用いた植物栽培装置。
【請求項３】 栽培空間において、前記枠材により形成される照明ユニットの照明距離を調節可能に取り付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光灯を用いた植物栽培装置。
【請求項４】 多数並列された照明ユニットの蛍光管群を、予め設定されたサイクルに応じて点滅させるようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の蛍光灯を用いた植物栽培装置。
【請求項５】 前記照明ユニットに、蛍光管の周囲の加熱された空気を吸引又は拡散するための多数の小孔を有する吸気管又は送気管を取り付けたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の蛍光灯を用いた植物栽培装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工光を用いた植物栽培装置に関し、詳しくは、蛍光灯を用いた植物栽培装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】人工光を用いた植物栽培装置として、蛍光灯を使用することは周知であり、特に、鉛直方向に複数段の棚を設けて植物を栽培する場合には、通常、蛍光灯が使用される。この蛍光灯、すなわち、蛍光管を用いた照明器具には、既製のものが用いられ、これを植物栽培用棚に取り付けている。
【０００３】図８は、従来の照明器具を取り付けた植物栽培装置の一例を示す。図において、１は栽培用棚、２は複数段の棚板、３は棚板２の上面に支持枠４により固定された栽培ベッド、５は栽培用の水耕液、６は栽培室、７は白色の発泡スチロール等の栽培パネル、５０は照明器具、５１は棚板２の下面に照明器具５０を取り付ける支持枠、５５は照明器具本体、５６は蛍光管、５７は照明器具本体５５内に収納された安定器、ｈａは照明器具５０の高さ、ｈｂは照明器具全体の高さ、Ｈは上下の棚板２、２の間隔である。
【０００４】この従来の植物栽培装置では、複数段の棚板２の上面に設けられた栽培ベッド３に水耕液５が供給され、この栽培ベッド３の栽培パネル７に複数の植物が定植される。そして、栽培ベッド３に棚板２の下面に支持枠５１を介して取り付けられた蛍光管５６を用いた照明器具５０が点灯される。このように、蛍光管５６を用いた照明器具５０により光照射されて植物は水耕栽培される。この際、水耕液５は、植物の種類に応じて成分、濃度、ｐＨ等が調整される。
【０００５】ところで、従来の植物栽培装置は、既製の照明器具５０を支持枠５１に取り付けるようにしているため、照明器具５０自体の高さｈａ及び支持枠５１を含む照明器具全体の高さｈｂが大きくなり、このため、植物栽培装置が大形化して、集約性が低下し、空調等に要するエネルギーが増大するという問題があった。
【０００６】この問題点に対処するようにした植物栽培装置として、例えば、特公平５−１８５３２号公報に開示されたものがある。この植物栽培装置は、図９に示すように、周囲全体を反射板６１で覆うようにした栽培室６０に区分し、蛍光管６２と植物６３の間隔を１ｃｍ〜２０ｃｍ程度に短くして低照度の光を照射（以下、「近接照明」という。）するように構成されており、植物栽培のための光エネルギーが低減され、さらに、植物栽培装置がコンパクトになり、空調等に要するエネルギーを低減できるという効果が得られるものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これに対して、従来の形態の植物栽培装置の場合、上下の棚板２、２の間隔Ｈを短くして、栽培棚数を複数段に形成することにより集約性を高めることが理論的には可能であるが、実用の植物栽培装置においては、上記のとおり、蛍光管５６を用いた照明器具５０を支持枠５１に取り付けるようにしているため、照明器具５０自体の高さｈａ及び支持枠５１を含む照明器具全体の高さｈｂが大きくなり、栽培棚数を増加する際の制約となるとともに、蛍光管５６を用いた照明器具５０が長尺（例えば、１１０Ｗ蛍光管の長さは２．４ｍ）で、重量もあり、狭い場所での照明器具５０の取り付けが困難で手数を要し、かつ照明器具５０を取り付ける支持枠５１は強度を要し、大形化を避けることができなかった。
【０００８】このほか、蛍光管５６を用いた照明器具５０は、発熱部分が栽培室の内部にあるため、栽培室の温度上昇が大きくなるという問題があった。
【０００９】なお、特公平５−１８５３２号公報に開示された植物栽培装置では、近接照明を採用するため、蛍光管６２と植物６３の間隔を短くし、かつ栽培室６０の周囲全体を反射板６１で覆うようにしているため、栽培室を構成する空間が狭小となり、蛍光管６２の取り付けが困難で手数を要するという問題があった。また、栽培室６０の周囲全体が反射板６１で覆われているため、蛍光管６２からの発熱を栽培室から逃がすために多数の排気ファンが必要であった。さらに、作業者が、蛍光管６２の長尺方向に栽培している植物６３を手入れ等することは困難であり、作業性が著しく悪いという問題があった。
【００１０】本発明は、従来の植物栽培装置の有する問題点に鑑み、軽量で搬送及び組立に便利な構造とし、照明装置の高さを減少して栽培棚数を増加できるようにし、さらに、栽培室内の作業を容易にし、植物栽培のための光エネルギーを低減するとともに空調等に要するエネルギーを低減し、かつ建設費を安価にする蛍光灯を用いた植物栽培装置を得ることを第１の目的とする。
【００１１】また、簡易な機構により蛍光管の発熱による栽培室の温度上昇を防止することにより栽培室の環境を適正にし、空調などに要するエネルギーを低減するとともに栽培環境条件の適正化を計ることができる蛍光灯を用いた植物栽培装置を得ることを第２の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成するため、本発明の蛍光灯を用いた植物栽培装置は、複数の枠材により照明ユニットを構成し、枠材相互は脱着可能に連結し、相対する縦枠材に蛍光管のソケットを脱着可能に取り付け、複数本の蛍光管を前記ソケットに取り付け、かつ適宜の枠材に前記蛍光管を点灯する安定器又はインバータを取り付けるとともに、枠材により形成される照明ユニットに高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板を取り付けたことを特徴とする。
【００１３】この蛍光灯を用いた植物栽培装置は、複数の枠材により照明ユニットを構成し、枠材相互は脱着可能に連結したことにより、搬送及び栽培用棚への現地における取り付けが容易である。また、照明ユニットを直接栽培棚に取り付けることができ、照明ユニットと棚板との間隔を小さくでき、かつ照明ユニットには高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板を取り付けたことにより、反射板を蛍光管に近接でき、光の反射を高めることができるとともに、栽培棚数を増加することができる。
【００１４】この場合において、前記照明ユニットの両側面に、高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板を取り付けることができる。
【００１５】これにより、蛍光管からの光が栽培室から逸散するのを防止し、かつ反射効果を高め、栽培室内の光エネルギーの利用効率をさらに高めることができる。
【００１６】また、栽培空間において、前記枠材により形成される照明ユニットの照明距離を調節可能に取り付けることができる。
【００１７】これにより、植物の種類や植物の成育状況に応じて蛍光管と植物の距離を任意に、かつ簡易に調節することができる。
【００１８】また、多数並列された照明ユニットの蛍光管群を、予め設定されたサイクルに応じて点滅させるようにすることができる。
【００１９】これにより、蛍光管群の点灯時間を調節することができ、安価な深夜電力を利用できるとともに、植物の成育状況や植物の種類に応じて点灯時間を適正に調整することができる。
【００２０】また、上記第２の目的を達成するため、本発明の蛍光灯を用いた植物栽培装置は、前記照明ユニットに、蛍光管の周囲の加熱された空気を吸引又は拡散するための多数の小孔を有する吸気管又は送気管を取り付けたことを特徴とする。
【００２１】この蛍光灯を用いた植物栽培装置は、蛍光管の発熱によって蛍光管の周囲の加熱された空気を、多数の小孔を有する吸気管から吸引したり、送気管から噴出される空気によって拡散して、蛍光管の発熱を取り除くことができ、これにより、簡易な機構によって、蛍光管の光を減衰させることなく栽培室内の温度上昇を防止できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の蛍光灯を用いた植物栽培装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７に、本発明の蛍光灯を用いた植物栽培装置の一実施例を示す。
【００２３】図において、１は複数の栽培棚からなる植物栽培装置、１０は照明装置、１１は４角形の照明ユニット、１２ａ、１２ｂは縦枠材、１３ａ、１３ｂは横枠材、１５は蛍光管、１６は取付金具、１６ａは突起、１７は蛍光管１５を点灯するための安定器又はインバータ、１８は連結アーム、２０は蛍光管１５のソケット、２４は枠材２２、２３で囲まれた栽培室、２５は高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板からなる天井反射板、２６は高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板からなる側面反射板、２７は側面反射板２６を取り付けるための取付用掛金、２８は照明ユニット１１を吊り下げる吊り板、２９は多数の取付孔、３０はボルト、３５は蛍光管１５と平行に配設された多数の小孔３６を有する吸気管又は送気管である。
【００２４】植物栽培装置の照明装置１０は、図１及び図２に示すように、２本の縦枠材１２ａ、１２ｂと、両枠材の両端を連結する横枠材１３ａ 、１３ｂとにより４角形に構成した照明ユニット１１からなり、相対する縦枠１２ａ、１２ｂ間に複数本、本実施例においては、４本の蛍光管１５を取り付けることができるように、縦枠１２ａ、１２ｂにソケット２０の取付金具１６を取り付け、適宜の枠材、例えば、一方の横枠材１３ａに蛍光管１５を点灯するための安定器又はインバータ１７等を取り付けるようにする。
【００２５】縦枠材１２ａ、１２ｂの両端には、それぞれ連結アーム１８を直角に取り付け、横枠材１３ａ、１３ｂと、ボルト等により脱着可能に連結するようにする。
【００２６】蛍光管１５のソケット２０は、図３及び図４に示すように、両側に挿入溝２１を形成し、この挿入溝２１を縦枠１２ａ、１２ｂに取り付けた取付金具１６に形成した突起１６ａに脱着可能に挿入するようにする。
【００２７】照明ユニット１１には、図５に示すように、天井反射板２５及び側面反射板２６を取り付ける。側面反射板２６は、下端を折り曲げて側面反射板２６をかしめ込んで保持する取付用掛金２７を介して、照明ユニット１１に取り付けるようにする。この場合、側面反射板２６により、栽培室２４の側面全体を覆うと光の反射効率がより高まる利点があるが、栽培室２４内の作業が困難となり、また、蛍光管１５の発熱が溜って栽培室２４内の温度が上昇するという欠点がある。したがって、側面反射板２６は、側面から少なくとも作業者の手が挿入できるように高さを設定するのが望ましい。実験結果によれば、側面反射板２６の高さは、栽培ベッド３の上面から照明ユニット１１の距離の１／３〜２／３程度にすると、光の反射効果を高く維持でき、かつ作業性及び蛍光管１５の発熱の溜まりを改善できることが見出された。また、天井反射板２５及び側面反射板２６は、軽くて安価で耐食性が強い高反射材を採用することが望ましく、例えば、白色の発泡スチロールや軽量基材に白色塗料等の高反射剤を塗布した高反射板を用いることにより、軽量かつ高反射性を有し、長期使用による反射板の汚れに対しては交換が容易となり、コストを低減することができる。なお、白色の発泡スチロールは安全の面から難燃性のものを採用することが望ましい。
【００２８】照明ユニット１１を吊り下げる吊り板２８は、図５及び図６に示すように、例えば、４個を組として、それぞれ下端を照明ユニット１１に取り付け、上部を栽培ベッド３の支持枠４に調節可能に取り付けるようにする。吊り板２８には、多数の取付孔２９が設けられ、ボルト３０により照明ユニット１１を下部に位置する栽培ベッド３との距離を適宜に調整して取り付けことができるようにする。
【００２９】周囲に多数の小孔３６を有する吸気管又は送気管３５は、図５及び図７に示すように、蛍光管１５と平行に、かつ栽培用棚１の全長に亘って配設され（本実施例においては、１本の吸気管又は送気管３５を配設するようにしているが、適宜位置に２本以上を配設することもできる。）、蛍光管１５の発熱によって蛍光管１５の周囲の加熱された空気を、多数の小孔３６を有する吸気管３５から吸引したり、送気管３５の小孔３６から噴出される空気によって拡散するようにするもので、これにより、蛍光管１５の発熱を取り除くことができ、蛍光管１５の光を減衰させることなく簡易に栽培室２４内の温度上昇を防止することができる。吸気管又は送気管３５は、空気ポンプ（図示省略）に接続され、吸気管３５の場合には、吸引された高温の空気を植物栽培装置１が設置された建屋外に排出するようにし、これにより、空調に要するエネルギーを低減することができる。この場合、吸気管又は送気管３５に設けた小孔３６の径を、空気ポンプに近いところでは離れたところより小さくすることにより、吸気管又は送気管３５の全長に亘って均一な吸気又は送気を行うことができる。なお、吸気管又は送気管３５は、いずれか一方を配設することも、また、空気の流通方向を変えることにより、１本の吸気管又は送気管３５を吸気管と送気管とに使い分けることもでき、さらに、寒冷期に吸気管３５からの空気の吸引を停止し、温度調節した空気又は大気濃度より高い濃度のＣＯ2ガスを含む空気を送気するようにすることもできる。この場合、吸気管又は送気管３５と空気ポンプとを、空気等を吸引又は送気できるように配管するようにする。また、後述のように、安価な深夜電力を利用するとともに、植物の成育状況や植物の種類に応じて点灯時間を適正に調整するために、多数並列された照明ユニット１１の蛍光管１５群を、予め設定されたサイクルに応じて点滅させるようにした場合には、このサイクルに応じて、空気ポンプを稼働したり、管路に配設した電磁バルブを駆動することにより、空気等の吸引又は送気状態を調節することができる。
【００３０】この植物栽培装置１は、図６及び図７に示すように、特に限定されるものではないが、水耕栽培に使用することができる。この場合、水耕液が栽培ベッド３の上部近傍まで満たされ、水耕液の上に浮かぶように配設した、例えば、白色の発泡スチロールの栽培パネル５に一定数の植物が定植される。そして、植物の収穫は、植物栽培装置１の一端の収穫側Ｂで栽培パネル５を抜き取り、残りの栽培パネル群を収穫側Ｂに押し込んだのち、植物栽培装置１の移植側Ａから植物を定植した栽培パネル５をセットし、順次収穫側Ｂへ移動させ、栽培パネル５を植物栽培装置１内に所定の日数を滞在させるようにする。
【００３１】ところで、本発明の蛍光灯を使用した植物栽培装置による効果を実証するために行った実験結果によると、例えば、長さ２．４ｍ、幅１．２ｍの栽培ベッド３に敷きつめられた白色の発泡スチロールの栽培パネル５の表面（植物が植えられていない状態）での平均照度は、栽培パネル５と照明ユニット１１の蛍光管１５の間隔を３０ｃｍに設定した場合、１１０Ｗの蛍光管１５をわずか４本点灯するだけで、２０，０００ｌｘ（ルクス）以上の高光強度が得られた。
【００３２】また、照明ユニット１１を有する照明装置１０は、植物栽培装置１の移植側Ａから収穫側Ｂまで多数並べて取り付けられるが、植物の種類や成育状況により予め設定された条件に応じて点灯時間を設定し、照明ユニット１１群の点灯時間を制御できるように制御器（図示省略）に接続する。このように、照明ユニット１１群の点灯時間を調節することにより、安価な深夜電力を利用できるとともに成育日数の調節が可能となる。また、各照明ユニット１１毎に点灯時間を制御できるように、各照明ユニット１１毎に制御器を接続することもできる。この場合、栽培ゾーン毎に点灯時間を制御して植物の成長を調節でき、収穫時の大きさを均一にできる利点がある。また、照明ユニット１１群を全部点灯又は部分点灯できるように組み合わして制御器に接続することもできる。この場合、栽培室２４内の光強度を調節できるので、植物の成育状況や植物の種類に応じた適正な光強度に調節できる利点がある。
【００３３】また、多数並列された照明ユニット１１の蛍光管１５群は、植物成育に有効な幾つかの種類の蛍光管、例えば、既製の白色蛍光管や３波長蛍光管又は青色、緑色、赤色等のエネルギー比率が比較的均一な色評価用蛍光管等を、単独又は組み合わせて使用することができる。また、植物の種類に応じて、青色、緑色、赤色等のエネルギー比率が比較的均一な色評価用蛍光管等を適宜組み合わせて使用することができる。この場合、植物の種類に応じた適正な光質が得られ、高品質な収穫物が得られる利点がある。
【００３４】
【発明の効果】本発明の蛍光灯を用いた植物栽培装置によれば、複数の枠材により照明ユニットを構成し、枠材相互は脱着可能に連結するようにしたことにより、長尺の枠材でも搬送及び取り扱いが容易で、搬送及び栽培用棚への現地における取り付けを容易に行うことができる。また、照明ユニットを直接栽培棚に取り付けることができ、照明ユニットと棚板との間隔を小さくでき、かつ照明ユニットには高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板を取り付けたことにより、反射板を蛍光管に近接でき、光の反射を高め、植物栽培のために必要な光エネルギーを低減できるとともに、栽培棚数を増加することができる。さらに、安定器等の発熱物による植物への影響を反射板により遮断することができる。
【００３５】また、照明ユニットの両側面に、高反射材からなる反射板又は高反射剤を塗布した反射板を、好ましくは、側面から少なくとも人手が挿入できるように取り付けることにより、蛍光管からの光が栽培室から逸散するのを防止し、かつ反射効果を高め、栽培室内の光エネルギーの利用効率をさらに高めるとともに、蛍光管の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００３６】また、栽培空間において、前記枠材により形成される照明ユニットの照明距離を調節可能に取り付けることにより、植物の種類や植物の成育状況に応じて蛍光管と植物の距離を任意に、かつ簡易に調節することができ、植物の種類に応じて適正な光強度を得ることができるとともに、植物が得る光エネルギー効率を高めることができる。
【００３７】また、多数並列された照明ユニットの蛍光管群を、予め設定されたサイクルに応じて点滅させるようにすることにより、蛍光管群の点灯時間を調節することができ、安価な深夜電力を利用できるとともに、植物の成育状況や植物の種類に応じて点灯時間を適正に調整することができ、栽培ゾーン毎に植物の成長を調節して、収穫時期を均一にできる等の効果がある。
【００３８】さらに、本発明の蛍光灯を用いた植物栽培装置によれば、蛍光管の発熱によって蛍光管の周囲の加熱された空気を、多数の小孔を有する吸気管から吸引したり、送気管から噴出される空気によって拡散して、蛍光管の発熱を取り除くことができ、これにより、簡易な機構によって、蛍光管の光を減衰させることなく栽培室内の温度上昇を防止でき、植物の成育状況や植物の種類に応じて栽培室内の温度を適正に調整することができる。この場合、特に、温暖期においては、蛍光管の周囲の加熱された空気を、多数の小孔を有する吸気管から吸引し、吸引された高温の空気を植物栽培装置が設置された建屋外に排出することにより、空調に要するエネルギーを低減することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【識別番号】３９２０１９０９７
【氏名又は名称】株式会社フェローテック精工
|
| 【出願日】 |
平成１２年６月１３日（２０００．６．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２２１１
【弁理士】
【氏名又は名称】森 治 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−３５２８３８（Ｐ２００１−３５２８３８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月２５日（２００１．１２．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１７６２５５（Ｐ２０００−１７６２５５） |
|